产品描述
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PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回条,如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。
1.输入处理
输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时,输入映象寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。
2.程序执行
根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。遇到程序跳转指令,根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器,根据用户程序进行逻辑运算,存入有关器件寄存器中。对每个器件来说,器件映象寄存器中所寄存的内容,会随着程序执行过程而变化。
3.输出处理
程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。购买PLC时怎么去选择呢?要先确定PLC的生产厂家与型号。对于分布式系统、远程I/O系统,还需要考虑网络化通信的要求。确定PLC生产厂家,主要应考虑设备使用者的要求、设计使用者的习惯、熟悉程度、配套产品的一致性以及编程器等附加设备的通用性、技术服务等方面的因素。从PLC本身的性考虑,原则上只要是PLC产品,如禾川、三菱、欧姆龙、松下、西门子、等
一般来说,对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备(单机控制)的场合,配套日本产的PLC产品,相对来说性能价格比有一定的优势,入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统,远程I/O控制系统,欧美生产的PLC(西门子)可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然,产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。在PLC生产厂家确定后,PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求,在满足设备控制要求的前提下,考虑生产成本。
从技术的角度考虑,以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。
Ⅰ、CPU性能
PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力(指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等)、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合,应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。此外,在满足控制要求的前提下,CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一,选择的PLC既要满足系统的功能要求,同时也应该充分利用其功能,避免不必要的浪费。
Ⅱ、I/O点数
PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。在正常情况下,PLC的I/O点可以适当留有余量,但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况,应适当考虑增加一定的I/O余量。
①、控制对象的部分要求不明确,存在要求改变可能;
② 、I/O点统计不完整,设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点:
③、PLC扩展较困难,但控制系统存在变动可能性;
④、使用环境条件相对较差,PLC工作负荷较重:
⑤、维修服务不方便,配件供应周期较长。
Ⅲ、功能模块的配套
选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上,应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接,PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上,PLC应具有对应的控制功能,可以方便地对功能模块进行编程。
Ⅴ、通信能力
对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统,PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统,既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用,还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能,既是信息技术发展的基本要求,也是当前PLC的技术发展方向之一。因此,在选择PLC通信能力方面,应有一定的前意识,保留系统的发展空间。
(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
(2)正确选择接地点,完善接地系统良好的接地是保证PLC工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有
两个,其一为了,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地,如果电缆屏蔽层两端A,B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将大。
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。
地或电源接地:将电源线接地端和柜体连线接地为接地。如电源漏电或柜体带电,可从接地导入地下,不会对人造成伤害。
系统接地:PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。
信号与屏蔽接地:一般要求信号线要有惟一的参考地即“单点接地”,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合,也要在就地或者控制室接地,防止形成“地环路”。
信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽
层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。
(3)对变频器干扰的抑制
变频器的干扰处理一般有下面几种方式:加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前;使用滤波器,滤波器具有较强的抗于扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能;使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其他设备正常工作。
(一)I/O点数的选择
在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点少,但留有一定的裕量。
通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要,再加上10%~15%的裕量来确定。
(二) 存储容量的选择
PLC的I/O点数的多少,在很大程序上反映了PLC系统的功能要求,因此可在I/O点数确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加20%~30%的裕量。
存储容量(字节)=开关量I/O点数×10 + 模拟量I/O通道数×100
另外,在存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。
PLCI/O模块的选择步骤与原则
一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I/O模块有开关量I/O模块、模拟量I/O模块及各种特殊功能模块等。不同的I/O模块,其电路及功能也不同,直接影响PLC的应用范围和价格,应当根据实际需要加以选择。
(一)开关量I/O模块的选择
1. 开关量输入模块的选择
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号,将信号转换为PLC内部接受的低电压信号,并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面:
1)输入信号的类型及电压等级
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接;交流输入模块性好,适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
开关量输入模块的输入信号的电压等级有:直流5V、12V、24V、48V、60V等;交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。话?V、12V、24V用于传输距离较近场合,如5V输入模块远不得过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。
2)输入接线方式
开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式,
汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端(COM);而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组,每一组(几个输入点)有一个公共端,各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高,如果输入信号之间不需要分隔,一般选用汇点式的。
3)注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等),应考虑该模块同时接通的点数一般不要过输入点数的60%。
4)输入门槛电平
为了提高系统的性,考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高,抗干扰能力越强,传输距离也越远,具体可参阅PLC说明书。
2. 开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号,并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面:
1)输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出的价格,既可以用于驱动交流负载,又可用于直流负载,而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小,同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强,但其属于有触点元件,动作速度较慢(驱动感性负载时,触点动作频率不得过1HZ)、寿命较短、性较差,只能适用于不频繁通断的场合。
对于频繁通断的负载,应该选用晶闸管输出或晶体管输出,它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载,而晶体管输出只能用于直流负载。
2)输出接线方式
开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式,
分组式输出是几个输出点为一组,一组有一个公共端,各组之间是分隔的,可分别用于驱动不同电源的外部输出设备;分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端,各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出,也有分隔式输出。
3)驱动能力
开关量输出模块的输出电流(驱动能力)大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大,输出模块无法直接驱动,可增加中间放大环节。
4)注意同时接通的输出点数量
选择开关量输出模块时,还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值小于公共端所允许通过的电流值,如一个220V/2A的8点输出模块,每个输出点可承受2A的电流,但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A),通常要比此值小得多。一般来讲,同时接通的点数不要出同一公共端输出点数的60%。
5)输出的大电流与负载类型、环境温度等因素有关
开关量输出模块的技术指标,它与不同的负载类型密切相关,特别是输出的大电流。另外,晶闸管的大输出电流随环境温度升高会降低,在实际使用中也应注意。
二)模拟量I/O模块的选择
模拟量I/O模块的主要功能是数据转换,并与PLC内部总线相连,同时为了也有电气隔离功能。模拟量输入(A/D)模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量;模拟量输出(D/A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I/O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等,可根据实际需要选用,同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块,可用来直接接收低电平信号(如RTD、热电偶等信号)。
(三)特殊功能模块的选择
目前,PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块,有的还推出了自带CPU的智能型I/O模块,如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
1 概述
邯钢二轧厂型钢自动堆垛设备已得到应用,满足了型钢自动堆垛的需要。对减轻工人的劳动强度,提高型钢的包装质量,增强市场的竞争力,提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。在我国的钢材行业中,钢材包装质量与国外业相比相对较差,多为人工堆垛。存在诸多缺点:
1)生产效率低,使轧制生产与包装产生脱节,造成中间库存大。
2)劳动强度大,人工费用高。
3)包装质量差,很难达到咬合堆垛,紧密平齐。
该套设备很好的解决了以上问题。该生产线采用PLC机实现自动控制,其码垛方式槽钢是3根/层,8层/垛,角钢为3根,2根交替式堆垛结构,堆垛速度约为5min/捆,堆垛的型钢品种为14#~20#槽,12.5#~14#角钢,定尺长度范围≤10m。自使用以来,效果良好。符合国家堆垛包装标准GB2101-89。
2 设备结构设计及组成
型钢自动堆垛的生产线,主要由以下设备组成:
1)几组输送辊道;
2)1#、2#拨钢机;
3)链条式移钢检查台架;
4)改尺钢收集机构及处理台架;
5)堆垛移钢台架;
6)分组机构;定位机构;
7)平移堆垛机构;翻转堆垛机构;
8)垛台升降机构;
9)钢垛压紧机构;
10)升降钢垛运输辊道。
输送辊道选用单传辊道,当非连续的少数电机出现故障时,不影响其他电机的使用。1#、2#拨钢机选用链条拨爪拽引;链条(平速片)速度0.34m/s。改尺钢的收集机构选用气动;分组、定位机构、平移、翻转机构、升降、压紧机构均采用液压驱动。电机拖动全部采用交流,控制采用KJW-300N无触点开关柜。
3 控制系统的设计
选用了OMRON公司的C60型PLC,其控制系统传感器分布在各动作的限位置。在PLC自动控制系统中,主要的检测元件有:光电开关、电磁感应接近开关、操作按钮等,共计32个输入信号。执行部件主要有:辊道电机、分组和定位机构、平移行走机构、翻转机构、垛台升降机构、钢垛压紧机构等28个输出点。生产线中执行元件和检测元件的种类及数量较多,PLC所选型号要能满足其控制系统I/O点分配需要,并适当多空出几个输入点,以满足生产改进的需要。
为了提高型钢自动堆垛生产线运行的性,保证人机结合工作方式下的人身,除选用元件外,还采用了许多有效的保护措施。例如:为了保证型钢在运行过程中的性,设置了编组限位光电开关和限位牲的电磁感应接近开关,其信号输入PLC中,决定是否下一个程序开始,或者实现紧急停车。除此之外,还有变频过流保护,液压系统压力检测、故障指示、零位保护、线报警等。为了提高系统的可维护性,在操作盘上设置了状态信息指示和故障显示,并设有手动装置,当自动出现故障时,手动操作实现码垛。在PLC系统内部设置了故障自动诊断功能。当出现故障时就自动停车,实现自我保护,并在PLC显示器上有灯光闪烁,提醒故障点。为了便于操作,缩短维修时间,在PLC控制软件中,巧妙地运用了HR保持型继电器和计数器的保持性,使得码垛生产线可以在任意时刻停车,在排除故障后,不必手动调整即可继续正常运行
ii. 变频器选型
本系统选用了罗克韦尔的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列变频器。这两款系列变频器专门针对风机和水泵的应用,为满足OEM和终用户对于灵活性、节省空间和使用方便的要求而设计。
特点:
1 集成的PID控制器可自动调整输出频率,调节过程变量
2 三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行,避免机械损坏
3 可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式
4 特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时,自动关闭机器;当系统需求增加时,自动启动机器
5 针对某些无人看管运行环境,系统断电后恢复时,变频器将自动重起运行
6 Freeze/Fire和Purge等特定输入,可直接连接到消防紧急系统
7 集成到变频器中的RS485通讯
8 成套变频器满足UL标准,增强了安装灵活性,允许变频器直接安装在开关柜中
9 成套变频器断路器和接触器旁路设备只需简单的装配就可以通过组合操作员面板、控制器、通讯和预先装配的功率选件进行起动
10 成套变频器旁路接触器提供三对接触器结点,当变频器处于旁路模式时,可以测试变频器的功能和隔离变频器
iii. PLC电控柜
PLC电控柜是自动控制系统的部分,所有的逻辑控制功能及状态监控都在此进行实现。柜内元器件包括PLC、空气开关、直流电源、接线端子等。
电控柜体采用国产柜体,防护等级达到IP55,防锈。
柜内所有元件采用导轨安装。空气开关、接线端子采用国产产品,24VDC电源采用闽台明伟牌电源,24VDC继电器采用日本欧姆龙产品。
柜内走线全部走于线槽内,220V电源线与控制线走于不同的线槽内。电源线采用2..5平方电缆,火线、零线、地线按照国家规定采用不同颜色。柜内控制线采用1平方电缆,直流控制电缆为蓝色,交流控制电缆为红色。电控柜与外界线管用工业软管及锁紧。
总结
目前该立式铝型材喷涂系统控制系统运行良好,在华南地区很多铝型材厂都有应用,为客户创造了很好效益。
1 系统概述
立式粉末喷涂生产线,该生产线控制部份主要由:输送系统、前处理、水份烘干炉、喷粉系统、固化炉几部份组成。控制部分均采用PLC进行智能化控制,并配合触摸屏进行在线式监控及操作,以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。
系统图如下:
E . 应用广泛的多种现场总线集成:SLC提供了与各类“智能”设备的现场总线接口,这类设备包括各种传感器、按钮、马达启动器、现场操作员站和传动设备等等,信息全部无缝通讯。
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